Aterramento

      

APRESENTAÇÃO

 

Um sistema de aterramento elétrico é dividido em dois tipos, o aterramento de proteção e o funcional.

O aterramento de proteção, tem como objetivo efetuar a segurança dos equipamentos, principalmente os eletrônicos, e para as pessoas, induzindo a corrente elétrica, no caso de uma avaria na instalação ou em um equipamento ou mesmo na queda de um relâmpago na rede elétrica, para o solo.

O aterramento funcional, é utilizado como meio de energia elétrica, disponível para alimentação da instalação.

 Este tipo de aterramento é composto pelo cabo de neutro, que trabalha juntamente com uma fase.

FATORES DE SEGURANÇA

 

 

 

 

Aterramento de proteção

 

A falta de isolação, de cabos energizados à carcaça metálicas, de componentes e ou equipamentos, pode causar choques elétricos nas pessoas.

O uso da pulseira de aterramento, diminui expressivamente o acúmulo de cargas estáticas nos corpos, evitando choques elétricos ou danos nos equipamentos e ou componentes.

O sistema de para raios, desvia a descarga atmosféricas para o solo, evitando danos aos seres humanos e aos equipamentos.

Aterramento funcional

 

 

Proporciona uma dada diferença de potencial entre o cabo fase e o chamado cabo neutro, que está aterrado.

Estes fatores ilustram os dois sistemas, distintos em seus objetivos. Onde o aterramento de proteção, trabalha na área da segurança e somente haverá uma corrente circulando no momento de uma irregularidade ou falta elétrica.

 

No aterramento funcional, como o próprio nome diz, tem como função proporcionar uma diferença de potencial, para efetuar uma dada alimentação elétrica.

TIPOS DE SISTEMAS DE ATERRAMENTO

 

 

É importante diferenciar entre sistema de aterramento, que é o sistema físico e aterramento do sistema, que é a forma como o sistema elétrico é conectado ao solo.

 

 

 

Sistema isolado

 

Não existe conexão ao solo.

 

Sistema aterrado

 

Existe conexão ao solo.

Sistema por impedância

 

 

Exixte uma dada impedância entre o sistema elétrico e o solo.

Resistividade do solo

 

 

 

Podemos citar:

 

 

                                           Ressitividade

 

                                           P = ( R x A ) / L     Ω.m

                                

 

                                      Resistência

                               R = ( p x A ) / L      Ω

 

 

 

De modo geral, o solo é um mau condutor de corrente elétrica. Ele possui um grande valor de resistividade.

A seguir, a tabela de tipo de solo em relação à resistividade.

A quantidade de água no solo é inversamente proporcional à sua resistividade.

Isto quer dizer que quanto mais úmido for o solo, menor vai ser a sua resistividade.

Caso a concentração de sais dissolvidos na água for muito baixa ou mesmo se estiver congelada, a resistividade alcança valores altos.

A tabela a seguir, ilustra a relação sais e resistividade.

Também, é interessante salientar em que no solo mais compacto, a resistividade tem seu valor menor, favorecendo a condução da corrente elétrica.

Em solos formados por grãos, influenciam no valor da resistividade. Onde, quando há na sua maioria, grãos de grande porte, existe uma tendência do aumento da resistividade. 

Porém em um solo com grãos de diversos tamanhos (grandes e pequenos), o valor da resistividade tende a diminuir, devido aos grãos de pequeno porte ocuparem os espaços, antes vazios, entre os grãos grandes.

Por outro lado, devemos entender que tanto para temperaturas altas como baixas, influenciam diretamente no aumento da resistividade do solo.

A seguir, tabela da temperatura versus resistividade do solo.

Independente da quantidade de água no solo, sabemos que o mesmo é formado por várias camadas.

Isto implica que as camadas mais externas, são as que apresentam uma maior resistividade.

Portanto, o comprimento da haste de aterramento tem grande influência no valor da resistência de aterramento.

Porém, há um limite para o comprimento da haste, pois como as partes mais externas apresentam um valor maior de resistividade, sendo o inverso para as camadas mais internas, no entanto, a partir de um dado comprimento, o valor da resistividade vai apresentar uma mudança muito pequena no seu valor.

Na ilustração acima, temos ih, corrente circulando por uma pessoa e ip sendo a corrente elétrica fluindo pela haste de aterramento de proteção, com uma resistência de 20R.

Observando-se este exemplo, onde a resistência do corpo de uma pessoa está com 1KR e a resistência de aterramento com 20R, obtêm-se uma corrente elétrica de choque na ordem de 127 mA, podendo causar um desconforto.

De acordo com estes dados, devemos dar a devida importância a duas proteções que devem estarem instaladas, além do aterramento.

 O DR (diferencial residual) e o DPS (dispositivo de proteção contra surtos), que devem ser incorporados ao quadro de distribuição.

Sendo o DR com uma limitação de 30 mA para uso de cargas resistivas e de 300 mA para cargas reativas.

Em relação ao DPS, para o território nacional, ter uma capacidade de 20 KA com 40 KA de pico.

DR (diferencial residual)

DPS (dispositivo de proteção contra surtos)

Com estes dois elementos integrados ao sistema de aterramento, haverá uma eficácia maior de proteção, tanto ao ser humano, como para os equipamentos eletroeletrônicos.

No que diz respeito ao valor máximo de resistência de aterramento, é conveniente ser menor que 20R.

Para se obter um valor de resistência de aterramento adequado, pode-se aumentar o número de hastes instaladas.

Este processo tem suas limitações, pois a partir de um dado número de hastes, o valor de resistência de aterramento tem pouca variação, não havendo vantagem na instalação de mais hastes. O valor máximo de hastes é experimental, pois depende do tipo de solo existente.

Outro aspecto que deve-se ter cuidado, é no distanciamento adequado (no mínimo uma distância de um comprimento da haste), para não causar uma influência entre as mesmas, devido ao campo de dispersão.

                                                     Fonte – FAW7

 

Para diminuir o valor da resistência de aterramento, também pode-se aumentar o comprimento da haste, efetuando emendas entre hastes.

É um método eficaz, mas também apresenta um limite de profundidade, onde deve-se utiliza-lo até que a variação do valor da resistência seja expressiva.

Como curiosidade, a seção do eletrodo (haste) não tem influência significativa na variação da resistência de aterramento.

Fonte – IFELL

 

Outra técnica eficaz é o emprego do sal (cloreto de sódio). Este método tem como efeito colateral, do sal atacar a haste, deteriorando a mesma.

Deve-se tomar cuidado para que o mesmo (sal) não esteja em contato direto com a haste. Portanto, utiliza-se o carvão, efetuando este acoplamento.

Também, pode-se utilizar uma camada de concreto na haste, para a sua proteção, já que o concreto tem a propriedade de condutor elétrico.

Ilustração experimental

 

 

A condutividade elétrica está ligada diretamente a umidade do ambiente ou do corpo que a conduz. Portanto, quanto mais úmido estiver o solo melhor.

É comum, para manter o solo úmido na área da haste, o uso da argila na sua instalação.

Tipos de terrômetros

Terrômetro de três pontas

Fonte - Leonardo Energy Brasil

 

Este tipo de equipamento além de determinar o valor da resistência de aterramento, define se a haste está na zona de patamar ou de influência.

A Norma Brasileira ABNT NBR 15749, orienta a medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistemas de aterramento.

Alicate terrômetro

 

 

Este tipo de equipamento necessita de pelo menos duas hastes interligadas, pois ele injeta um componente senoidal ao sistema, por meio de indução.

Circuito equivalente terrômetro alicate

A sua frequência de trabalho é da ordem de 1.500 Hz, onde um captador (receptor) mede o sinal resultante, sendo este proporcional ao valor da resistência de aterramento.

Portanto, um sistema de aterramento, seja de proteção ou funcional, depende de vários pontos, tais como as características do solo, as condições elétricas entre o cabo e a haste e a constante manutenção da instalação.

Por estes motivos, é necessário incluir ao sistema a caixa de inspeção e manter um relatório sempre atualizado, das medidas apresentadas e das ações tomadas para manter o sistema em funcionamento, dentro dos valores técnicos normalizados.